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第1章喷雾干燥塔工艺和控制流程分析鼓风机排风机供油泵增压泵助燃风机除尘器干燥塔加热器料浆罐料浆泵点火变压器火检探头燃料油箱油包图例：溢流阀手动阀电磁阀电动调节阀TTPT联动调节第1章喷雾干燥塔工艺和控制流程分析第一节喷雾干燥塔工艺分析1概述2燃烧系统3干燥系统4投料系统5除尘系统第二节喷雾干燥塔控制需求分析1概述2开关量顺序控制系统3模拟量控制系统4安全保护系统5其它功能系统第1章喷雾干燥塔工艺和控制流程分析第一节喷雾干燥塔工艺分析喷雾干燥塔是化工、食品、陶瓷等很多行业都广泛使用的原料或成品加工设备。该设备一般都作为一套相对独立的系统进行成套供应。该系统的组成主要有燃烧、干燥、投料、除尘等几个主要部分组成。主要用于把液态原料制备成固体粉末原料的设备。在很多行业作为原料制备或成品制备的系统设备。1概述第1章喷雾干燥塔工艺和控制流程分析第一节喷雾干燥塔工艺分析喷雾干燥塔的基本工作流程是：液态的浆料以高压经喷枪雾化后喷入干燥塔。干燥塔利用柴油燃烧器的能量将空气加热；热空气在干燥塔内将雾化后的浆料干燥为超细粒状粉态成品。粉状成品在塔内利用旋风分离原理从热空气中分离出来，由塔底部的翻板阀定期排入收集袋中成为合格的原料。1概述第1章喷雾干燥塔工艺和控制流程分析第一节喷雾干燥塔工艺分析2燃烧系统燃烧系统通过供油泵、油包和溢油门提供具备一定缓冲能力的稳压供油系统。增压泵和溢油门保证了油枪的雾化压力。油枪供油回路和回油回路采用了两只电磁阀串联的方式保证了油枪燃油回路的动作可靠。在油枪的回油回路中接入了一只电磁调节阀用于调节燃油量，以控制干燥塔的出口温度。第1章喷雾干燥塔工艺和控制流程分析第一节喷雾干燥塔工艺分析3干燥系统空气空气第1章喷雾干燥塔工艺和控制流程分析第一节喷雾干燥塔工艺分析4投料系统根据控制目标自动增/减料枪，保证干燥效果。建立和保证料浆压力，确保料枪雾化效果。增/减料枪——塔内负压和温度料浆压力——溢流阀第1章喷雾干燥塔工艺和控制流程分析第一节喷雾干燥塔工艺分析5除尘系统在除尘器外壁布置三只气锤，内部设置八个除尘布袋实现对出塔空气的过滤除尘。系统要求气锤按固定的时间间隔对塔外壁进行振打，8只布袋按固定的时间间隔进行反吹，以确保除尘效果。第1章喷雾干燥塔工艺和控制流程分析第二节喷雾干燥塔控制需求分析1概述按工艺流程，喷雾干燥塔控制系统由燃烧系统控制、干燥塔出口温度控制、干燥塔负压控制、投料系统控制、布袋除尘器控制几个子系统组成。在该控制系统中，浆料压力、干燥塔出口温度和干燥塔内负压是关键参数。它们中任一参数不合格都会导致产品不合格。燃烧系统控制兼顾安全和调节两方面的功能。其安全功能要求实现系统安全点火和熄火保护功能；调节功能要求能保证干燥塔出口温度的稳定。干燥塔负压控制通过变频器调节排风机的转速来实现。第1章喷雾干燥塔工艺和控制流程分析第二节喷雾干燥塔控制需求分析1概述按控制特点，喷雾干燥塔控制系统可分为：开关量顺序控制系统模拟量闭环控制系统安全保护系统其它功能系统第1章喷雾干燥塔工艺和控制流程分析第二节喷雾干燥塔控制需求分析2开关量顺序控制系统开关量顺序控制系统也称程序开关控制、顺序控制系统；根据开关（数字）量输入信号状态，通过逻辑运算（布耳代数）结果确定开关量输出信号状态。开关量顺序控制系统主要实现被控对象的自动启/停操作。在自动控制系统中操作自动的主要部分。开关量顺序控制系统以连锁控制为主要策略。连锁指设备的操作许可、禁止等的约束条件。第1章喷雾干燥塔工艺和控制流程分析第二节喷雾干燥塔控制需求分析2开关量顺序控制系统喷雾干燥塔中所有设备的启/停操作可以全部纳入开关量顺序控制系统。设备：1、供油泵5、排风机2、助燃风机6、电磁阀-4只3、鼓风机7、喷枪-3根4、料浆泵8、紧急排空门第1章喷雾干燥塔工艺和控制流程分析第二节喷雾干燥塔控制需求分析2开关量顺序控制系统9、气锤-3只11、点火变压器10、除尘袋反吹阀-8个12、警铃指令：1、点火2、报警确认3、手/自动切换开关4、系统急停第1章喷雾干燥塔工艺和控制流程分析第二节喷雾干燥塔控制需求分析3模拟量控制系统模拟量控制系统（MCS）也称自动调节系统，以维持被控过程参数为要求值，达到保证生产过程在规定工况下运行的目的。模拟量控制系统一般采用闭环控制，所以也称模拟量闭环控制系统、闭环控制系统（CCS）（开关量也有闭环、开环之分）。模拟量控制系统有被控对象、检测设备、调节器和执行机构（控制仪表）等组成。第1章喷雾干燥塔工艺和控制流程分析第二节喷雾干燥塔控制需求分析3模拟量控制系统喷雾干燥塔的模拟量控制系统的被控对象有：1、塔内负压2、空气进塔温度3、空气出塔温度第1章喷雾干燥塔工艺和控制流程分析第二节喷雾干燥塔控制需求分析3模拟量控制系统1、塔内负压相关参数鼓风机和送风机的平衡送风。系统采取固定排风机转速，采用变频器控制送风机转速的控制方法。控制难点：（1）空气经过换热器、干燥塔和除尘器，惯性大；（2）除尘器的反吹会造成干燥塔内地负压出现周期性波动。第1章喷雾干燥塔工艺和控制流程分析第二节喷雾干燥塔控制需求分析3模拟量控制系统2、空气进塔温度关乎工艺的关键参数。通过改变燃烧控制空气进塔温度——本质为燃烧控制。燃烧控制方案：助燃风量与燃料油按比例控制，保证燃烧充分--→调节燃料油流量保证控制进塔温度（热交换器出口温度）控制难点：热交换器存在较大惯性。第1章喷雾干燥塔工艺和控制流程分析第二节喷雾干燥塔控制需求分析3模拟量闭环控制系统3、空气出塔温度关乎工艺的关键参数。通过改变进塔的料浆控制空气出塔温度——本质是投料系统（料压和料枪的数量）控制。系统的条件过程是怎样的？第1章喷雾干燥塔工艺和控制流程分析第二节喷雾干燥塔控制需求分析4安全保护系统安全保护系统的控制手段和策略与开关量顺序控制系统一致，但控制系统的层次关系高于开关量顺序控制和模拟量控制系统。在控制系统中，安全保护系统属于监督层。安全保护系统一般由报警和保护两部分组成。报警起预警作用，不操作被保护设备。保护作用直接操作被保护设备，使其启动或停止。第1章喷雾干燥塔工艺和控制流程分析第二节喷雾干燥塔控制需求分析4安全保护系统安全保护系统监控的参数和动作：1、主回路过载——主设备过电流，停系统，报警2、火焰状态——熄火保护，停系统，报警3、空气进塔温度——报警，停系统4、空气出塔温度——报警，停系统5、塔内负压——报警，停系统6、排烟温度——报警，停系统第1章喷雾干燥塔工艺和控制流程分析第二节喷雾干燥塔控制需求分析4安全保护系统安全保护系统的组成：1、声光报警2、设备安全控制第1章喷雾干燥塔工艺和控制流程分析第二节喷雾干燥塔控制需求分析5其它功能系统为了完善系统的控制功能，提高系统的操作和控制性能，一般系统还提供一些辅助的功能。喷雾干燥塔的主要辅助功能有：1、单按钮启动——完善顺控功能2、安全自动停机——完善顺控功能3、防误操作——完善顺控和安全保护功能4、工艺参数在线修改——完善模拟量控制功能5、手/自动操作——完善模拟量控制功能第1章喷雾干燥塔工艺和控制流程分析第二节喷雾干燥塔控制需求分析5其它功能系统6、报警系统试验——完善安全保护系统功能7、设备调试8、历史数据查询9、运行时间累计等系统中的设备存在多个功能系统操作：开关量顺序控制，模拟量控制，安全保护操作。如何解决多个系统操作同一对象的问题？思考题1、喷雾干燥塔工艺流程可以分成几个子系统？请根据流程要求列出各子系统涉及到主要设备，并说明设备启动的顺序。2、请根据喷雾干燥塔工艺流程要求拟定控制系统的I/O清单？对某喷雾干燥塔控制需求的分析1、自动启动功能由触摸屏单键按安全顺序启动系统主体设备。能实现按送风机、引风机、供油泵、助燃风机的顺序启动系统，并给出启动指示和下一步的工作指示。2、安全自动停机功能通过操作机柜停机按钮自动停止系统按下停机按钮，并保持2秒钟以上，可自动按供油泵、电磁阀、助燃风机的顺序停止系统。停机过程中提供自动吹扫和系统自动复位功能。3、自动点火功能单按钮操作实现系统安全点火。点火条件成立时有灯指示，按下“点火”按钮，并保持2秒钟以上，可自动实现安全点火；不具备点火条件时，没有灯指示，操作“点火”按钮，系统不予响应。4、熄火保护功能点火过程中和正常运行中因火检、断油等导致熄火时，系统能自动保护设备安全，并恢复到点火准备状态。5、系统安全保护功能系统出口超温保护：出口温度超过规定的故障限值5秒，打开“紧急排放门”；出口温度超过规定故障限值1分钟，执行“自动停机”以保证系统安全。6、状态监测和自动报警功能系统进口温度、出口温度、排烟温度、塔内负压、火焰状态异常时提供光字牌指示和声音报警，并具备报警保持，等待确认功能。对某喷雾干燥塔控制需求的分析7、运行目标参数在线修改功能系统主要运行目标参数和报警参数能在线修改：通过密码验证后，可以在触摸屏上修改进口温度、出口温度、塔内负压目标值和报警偏差值、排烟温度、出口故障超高温报警和紧急处理值、增喷枪温度和撤喷枪温度的带范围保护的修改。运行人员在触摸屏上可以在给定范围内方便地修改出口温度目标值、布袋动作时间间隔设定。8、运行模式切换功能通过触摸屏实现投料、正常运行两种运行方式的切换。在“投料”运行方式下出口温度的报警值自动按增、撤料枪温度监视；在“正常”运行方式下出口温度的报警值自动按工艺要求温度监视。9、自动投入喷枪和撤除喷枪功能在“投料”方式下运行时，当达到投料温度25秒后自动增加一根喷枪；当达到撤料枪温度25秒后自动减少一根喷枪（可从触摸屏上观察到增减料枪的指示）。10、运行参数历史查询功能实现对进口温度、出口温度、塔内负压、排烟温度用曲线图显示的历史记录查询。11、设备离线强制启停功能当设备在检修、调试状态时，通过触摸屏可以对助燃风机、供油泵、料浆泵、A、B、C喷枪、送风机、排风机和8个除尘布袋等设备进行强制启停。当系统处在运行状态下时强制启停无效，以防止误操作。对某喷雾干燥塔控制需求的分析12、系统正常运行时间累计功能通过触摸屏主监视画面可以观察系统连续运行时间累计值；通过工程师维护画面，在通过密码验证后可以清除系统连续运行时间累计值。13、模拟图和棒图监视画面通过触摸屏实现模拟图画面监视和棒图画面监视的切换功能。14、指示灯测试功能按触摸屏的“灯测试”按钮，并保持3秒以上，所有指示灯点亮15秒。15、手动温控功能通过触摸屏上“手/自动切换”操作板，按“手动”按钮2秒以上将系统切换到“手动”。此时提供“出塔温度手操面板”。利用该面板通过在触摸屏上按“大火”按钮两秒实现快速升温功能；按“小火”两秒后系统自动调节到小火；按“中火”两秒后系统自动调节到正常运行的位置。按“开大”按钮系统自动连续增加燃烧，按“关小”按钮系统自动连续减少燃烧。16、自动温控功能通过触摸屏上“手/自动切换”操作板，按“自动”按钮2秒以上将系统切换到“自动”。此时系统能按设定的目标温度自动调节燃烧调节阀来保证目标温度。17、自动负压控制功能系统在正常运行状态下，可以通过调节排风机的转速来控制干燥塔内的负压。